CN113416014B - 一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 - Google Patents
一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113416014B CN113416014B CN202110719320.2A CN202110719320A CN113416014B CN 113416014 B CN113416014 B CN 113416014B CN 202110719320 A CN202110719320 A CN 202110719320A CN 113416014 B CN113416014 B CN 113416014B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- repairing agent
- repairing
- color
- powder
- dopamine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 88
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 55
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 claims abstract description 44
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 39
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 15
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000009495 sugar coating Methods 0.000 claims description 23
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 20
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 20
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 20
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 18
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 18
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 15
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 14
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 8
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 7
- CBOCVOKPQGJKKJ-UHFFFAOYSA-L Calcium formate Chemical compound [Ca+2].[O-]C=O.[O-]C=O CBOCVOKPQGJKKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 241000881860 Paenibacillus mucilaginosus Species 0.000 claims description 3
- 239000007633 bacillus mucilaginosus Substances 0.000 claims description 3
- 229940044172 calcium formate Drugs 0.000 claims description 3
- 239000004281 calcium formate Substances 0.000 claims description 3
- 235000019255 calcium formate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 3
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 3
- 241000193375 Bacillus alcalophilus Species 0.000 claims description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 claims description 2
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 claims 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 36
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 11
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000000185 sucrose group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B16/00—Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
- C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
- C04B40/0039—Premixtures of ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/02—Portland cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/32—Aluminous cements
- C04B7/323—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/0001—Living organisms, e.g. microorganisms, or enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/72—Repairing or restoring existing buildings or building materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
本发明公开了一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土,修复剂为水泥固载微生物菌粉、多巴胺和钙源的混合物,其中,按混合物总质量计,微生物菌粉的质量百分比为44~54%,多巴胺的质量百分比为1~5%,钙源的质量百分比为44~54%。本发明将多巴胺掺入微生物自修复剂中,使用水泥固载微生物自修复剂制备修复剂颗粒,对微生物自修复混凝土的裂缝区域进行修复,检验混凝土的修复性能以及裂缝区域修复产物的颜色。本发明使用有机物与无机物结合的方法,对微生物矿化产物的颜色进行调控,降低矿化产物与混凝土基体之间的色差,满足自修复混凝土表面外观美学需求。
Description
技术领域
本发明属于一种水泥基材料及制备方法,具体涉及一种用于微生物自修复混凝土裂缝区的修复剂及其制备方法以及采用该修复剂的微生物自修复混凝土。
背景技术
自修复混凝土是指采用修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法,对材料损伤破坏具有自修复和再生的功能,恢复甚至提高材料性能的混凝土材料。自修复混凝土可以解决传统的被动修复方法中修复不及时,施工困难等难以解决的问题,在重大土木基础设施的及时修复以及减轻台风、地震的冲击等诸多方面有很大的潜力,对确保建筑物的安全和耐久性都极具重要性。
微生物自修复混凝土属于自修复混凝土中的一类,该类混凝土基于微生物诱导碳酸钙沉淀技术,通过微生物诱导矿化沉积碳酸钙填充裂缝的方式修复混凝土在使用过程中产生的裂缝。相较于基于化学原理或物理原理的自修复方法,微生物自修复过程更加绿色温和,在如今绿色发展的方向的指引下,微生物诱导碳酸钙沉淀技术被广泛关注,在诸多工程中得到应用。
然而,这项技术在混凝土自修复的领域仍存在诸多问题急需解决,如微生物矿化产物的颜色调控问题,通过微生物诱导矿化沉积的碳酸钙呈现为白色,与混凝土基体颜色不协调,使得修复后的混凝土表面存在颜色差异,对混凝土外观的整体性产生影响。目前对于微生物自修复混凝土的研究均体现在提高修复性能的方面,但对矿化产物颜色进行调控的研究鲜有报道。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种可以对微生物矿化产物进行颜色调控,降低修复产物与混凝土基体之间色差的修复剂;本发明的第二目的在于提供上述修复剂的制备方法;本发明的第三目的在于提供一种含有上述修复剂的微生物自修复混凝土。
技术方案:本发明的一种可调控颜色的修复剂,所述修复剂为水泥固载微生物菌粉、多巴胺和钙源的混合物,其中,按混合物总质量计,微生物菌粉的质量百分比为44~54%,多巴胺的质量百分比为1~5%,钙源的质量百分比为44~54%上述的方案中,使用水泥固载多巴胺、微生物菌粉和钙源的混合物粉末,得到可调控颜色的修复剂,所述的微生物菌粉选用胶质芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌等,该菌粉购自中国工业微生物菌种保藏管理中心,可产芽孢,能诱导矿化产物生成,对人体无害且生态性良好;所述钙源包括甲酸钙、磷酸钙中的一种或多种固体粉末,选用此类钙源的目的是能够提供微生物矿化反应所需的钙离子,同时对混凝土基体造成的性能影响较小;所述水泥包括硫铝酸盐水泥或硅酸盐水泥,采用此类水泥的目的是作为修复剂颗粒的外壳部分,防止微生物自修复剂提前激活导致修复过程活性下降。
微生物菌粉诱导矿化的过程为:当混凝土产生裂缝后,外界的空气和水进入裂缝区,芽孢被激活通过代谢作用使混凝土中产生氨气和二氧化碳,随着氨气和二氧化碳的水解使得体系呈碱性,钙源释放出游离的Ca2+在碱性条件下矿化形成碳酸钙从而可以对裂缝区域进行修补。
同时,加入的多巴胺可以进一步与矿化的产物反生反应,主要反应过程参见如下:
首先,多巴胺中-NH2与碳酸钙之间通过反应连接生成具有-N···H-O-氢键结构的有机-无机复合结构,然后,多巴胺结构中的羟基在空气中会发生氧化形成醌,生成黑色聚合物,对有机-无机复合产物进行颜色调控。
本发明还保护一种可调控颜色的修复剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)将微生物菌粉、多巴胺、钙源混合,搅拌均匀成混合粉末备用;
(2)取适量黏附物质,在表面喷洒蒸馏水后将其倒入糖衣机;分批次向糖衣机中喷洒步骤(1)制备的混合粉末和水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将颗粒过筛;
(3)将过筛后的颗粒再次倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒水泥粉末和水雾进行裹粉造粒,造粒完成后过筛得到修复剂颗粒。
进一步的,所述步骤(1)中,微生物菌粉、多巴胺和钙源的质量比为10~45:10~45:1。
进一步的,所述步骤(2)中,黏附物质为蔗糖颗粒。黏附物质为具有黏附性,能够作为内核附着粉末且对细菌无害的颗粒。
进一步的,所述步骤(2)中,过筛后的粒径为1.75~2.36mm;所述步骤(3)中,过筛后的粒径为3.5~4.0mm。控制粒径的原因在于后续使用修复剂颗粒代替部分骨料加入到混凝土构件中,若粒径过大会降低混凝土构件的力学性能,若粒径过小会导致自修复剂含量较低,修复效果下降。
进一步的,在步骤(3)之后还包括对修复剂颗粒的养护,所述养护过程为:将修复剂颗粒置于20~30℃恒温通气环境下静置45~50h,每隔6~8h向修复剂表面喷洒水雾使表面保持湿润。进行养护的目的在于提高水泥外壳的硬度,减少混凝土搅拌的过程中修复剂颗粒提前开裂的现象。
本发明还保护一种混凝土,其组分中包括上述的可调控颜色的修复剂,修复剂代替细骨料掺入,所述修复剂的掺量为0.5~4%。混凝土的配方为:混凝土中的原料包括P·O42.5普通硅酸盐水泥,玄武岩石子,河砂,修复剂颗粒,根据实际工程中的性能要求对混凝土的配比进行计算。
上述的制备方法中,制备的原理是将水泥粉末黏附在修复剂表面,对修复剂进行固载保护,防止微生物被提前激活导致自修复效果下降,同时水泥外壳与混凝土基体具有相容性,对混凝土构件的性能造成的影响较小。
有益效果:与现有技术相比,本发明的具有如下显著优点:(1)本发明使用有机物与无机物结合的方法,对微生物矿化产物的颜色进行调控,降低矿化产物与混凝土基体之间的色差,满足自修复混凝土表面外观美学需求;(2)本发明使用的多巴胺与微生物矿化产物发生反应产生有机-无机复合结构具有一定的粘附性,有利于矿化产物在混凝土裂缝区的填充修复;(3)本发明采用的矿化微生物可产芽孢,适用于工程材料领域,对人体无害且生态性良好。
附图说明
图1为实施例1掺入含多巴胺修复剂颗粒的试样裂缝修复部位示意图;
图2为实施例1掺入不含多巴胺修复剂颗粒的试样裂缝修复部位示意图;
图3为实施例2掺入含多巴胺修复剂颗粒的试样裂缝修复部位示意图;
图4为实施例3中混凝土试样的超声波速随修复时间的变化情况;
图5为实施例3中混凝土试样的抗水渗透回收率随修复时间的变化情况;
图6为实施例4中掺入多巴胺的合成产物粉末;
图7为实施例4中不掺多巴胺的合成产物粉末;
图8为实施例1的矿化产物的红外分析图谱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1
(1)将胶质芽孢杆菌菌粉:甲酸钙:多巴胺以30:30:1的质量比例混合制成混合粉末,以蔗糖为内核,将蔗糖颗粒平铺,在颗粒表面喷洒水雾后将其倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒混合粉末与水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将修复剂颗粒过筛取粒径为1.75mm~2.36mm的颗粒;
(2)再次使用糖衣机在颗粒外部包裹硫铝酸盐水泥,将过筛后的颗粒再次倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒硫铝酸盐水泥与水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将修复剂颗粒过筛取粒径为3.5mm~4.0mm的颗粒即为修复剂;
(3)将修复剂颗粒置于20℃恒温通气环境下养护48h,每隔6h向载体表面喷洒水雾使载体表面保持湿润;
(4)称取P·O42.5普通硅酸盐水泥1037g/L,修复剂47g/L,水546g/L,拌和净浆试样,将净浆试样置于标准条件下养护3d后制造裂缝;
(5)将开裂后的净浆试样在20℃的环境下置于水中养护,养护7d后使用体式显微镜观察裂缝区域(如图1所示),裂缝被微生物矿化产物填充,可见多巴胺的掺入对裂缝表面修复效果的影响较小,同时相比于未掺入多巴胺的试样裂缝修复区域(如图2所示),掺加多巴胺的试样在裂缝区域的修复产物的颜色呈灰白色,修复产物与混凝土基体之间的色差减小,可见多巴胺的掺入可以使调控修复产物的颜色。
提取调控颜色后得到的修复产物,将产物进行烘干研磨处理使用傅立叶变换红外吸收光谱仪进行检测,分析多巴胺对矿化产物进行颜色调控的可行性。得到矿化产物的红外图谱如图8所示,其中波数3405.47cm-1处存在N···H-O氢键振荡峰,表明多巴胺与碳酸钙之间通过氢键连接生成有机-无机复合结构。
实施例2
(1)将嗜碱芽孢杆菌菌粉:氯化钙:多巴胺以10:10:1的质量比例混合制成混合粉末,以蔗糖为内核,将蔗糖颗粒平铺,在颗粒表面喷洒水雾后将其倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒混合粉末与水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将修复剂颗粒过筛取粒径为1.75mm~2.36mm的颗粒;
(2)再次使用糖衣机在颗粒外部包裹硅酸盐水泥,将过筛后的颗粒再次倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒硅酸盐水泥与水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将修复剂颗粒过筛取粒径为3.5mm~4.0mm的颗粒即为修复剂;
(3)将修复剂颗粒置于30℃恒温通气环境下养护50h,每隔8h向载体表面喷洒水雾使载体表面保持湿润;
(4)称取P·O42.5普通硅酸盐水泥347g/L,修复剂40g/L,河砂746g/L,玄武岩石子1187g/L,水170g/L,拌和混凝土试样,将混凝土试样置于标准条件下养护3d后制造裂缝;
(5)将开裂后的净浆试样在20℃的环境下置于水中养护,养护7d后使用体式显微镜观察修复情况,裂缝修复区域如图3所示。
实施例3
(1)将胶质芽孢杆菌菌粉:磷酸钙:多巴胺以45:45:1的质量比例混合制成混合粉末,以蔗糖为内核,将蔗糖颗粒平铺,在颗粒表面喷洒水雾后将其倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒混合粉末与水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将修复剂颗粒过筛取粒径为1.75mm~2.36mm的颗粒;
(2)再次使用糖衣机在颗粒外部包裹硫铝酸盐水泥,将过筛后的颗粒再次倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒硫铝酸盐水泥与水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将修复剂颗粒过筛取粒径为3.5mm~4.0mm的颗粒即为修复剂;
(3)将修复剂颗粒置于25℃恒温通气环境下养护45h,每隔7h向载体表面喷洒水雾使载体表面保持湿润;
(4)称取P·O42.5普通硅酸盐水泥347g/L,修复剂23g/L,河砂764g/L,玄武岩石子1187g/L,水170g/L,拌和混凝土试样,将混凝土试样置于标准条件下养护3d后制造裂缝;
(5)将开裂后的净浆试样在20℃的环境下置于水中养护,当养护时间为7d,14d,28d时,通过超声波速检测对修复产物在混凝土裂缝中的粘结情况进行分析,如图4所示,与掺入不含多巴胺修复剂颗粒的试样和不掺修复剂颗粒的试样进行对比分析;掺入多巴胺的混凝土试样的超声波速与未掺入多巴胺的试样超声波速相近,说明多巴胺的掺入几乎不影响修复产物在混凝土裂缝中的粘结情况。通过抗水渗透回收率检测对修复产物在混凝土裂缝中的填充情况进行分析,如图5所示,与掺入不含多巴胺修复剂颗粒的试样和不掺修复剂颗粒的试样进行对比分析;掺入多巴胺的混凝土试样的抗水渗透回收率略低于未掺入多巴胺的试样抗水渗透回收率,远高于不掺修复剂颗粒的试样开水渗透回收率,说明多巴胺的掺入对修复产物在混凝土裂缝中的填充情况影响较小。
实施例4
为了验证多巴胺与微生物矿化产物发生反应,进行如下实验:
(1)将菌液,钙源与多巴胺粉末加水溶解混合,制备成反应液体;
(2)将液体置于遮光常温的环境下静置反应7d,待矿化反应结束后得到含矿化产物的悬浊液;
(3)对悬浊液进行过滤,使用去离子水与无水乙醇洗涤沉淀物;
(4)对沉淀物进行烘干处理,得到合成产物粉末。
(5)将掺有多巴胺(PDA)的合成产物粉末(如图5所示)与未掺多巴胺的合成产物粉末(如图6所示)进行对比分析,含多巴胺的合成产物的呈现为棕灰色,未掺多巴胺的合成产物呈现为白色。使用ImageJ软件对合成产物的灰度值进行检测(黑色的灰度值为0,白色的灰度值为255),两种合成产物的灰度值分别为110.136与177.489,多巴胺的掺入能够降低合成产物的灰度值,使产物颜色变深。
Claims (7)
1.一种可调控颜色的修复剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1) 将微生物菌粉、多巴胺、钙源混合,搅拌均匀成混合粉末备用;
(2) 取适量黏附物质,在表面喷洒蒸馏水后将其倒入糖衣机;分批次向糖衣机中喷洒步骤(1)制备的混合粉末和水雾进行裹粉造粒,造粒完成后将颗粒过筛;
(3) 将过筛后的颗粒再次倒入糖衣机,分批次向糖衣机中喷洒水泥粉末和水雾进行裹粉造粒,造粒完成后过筛得到修复剂颗粒;
所述修复剂为水泥固载微生物菌粉、多巴胺和钙源的混合物,其中,按修复剂总质量计,微生物菌粉的质量百分比为44~54%,多巴胺的质量百分比为1~5%,钙源的质量百分比为44~54%;
所述步骤(2)中,黏附物质为蔗糖颗粒;
所述步骤(2)中,过筛后的粒径为1.75~2.36mm;所述步骤(3)中,过筛后的粒径为3.5~4.0mm。
2.根据权利要求1所述的可调控颜色的修复剂的制备方法,其特征在于,所述微生物菌粉选自胶质芽孢杆菌或嗜碱芽孢杆菌。
3.根据权利要求1所述的可调控颜色的修复剂的制备方法,其特征在于,所述钙源包括甲酸钙、氯化钙、磷酸钙中的一种或多种固体粉末。
4.根据权利要求1所述的可调控颜色的修复剂的制备方法,其特征在于,所述水泥包括硫铝酸盐水泥或硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的可调控颜色的修复剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,微生物菌粉、钙源和多巴胺的质量比为10~45:10~45:1。
6.根据权利要求1所述的可调控颜色的修复剂的制备方法,其特征在于,在步骤(3)之后还包括对修复剂颗粒的养护,所述养护过程为:将修复剂颗粒置于20~30℃恒温通气环境下静置45~50 h,每隔6~8 h向修复剂表面喷洒水雾使表面保持湿润。
7.一种混凝土,其特征在于,以权利要求1-4任一项所述的修复剂代替细骨料掺入得到,所述修复剂的掺量为0.5~4%。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110719320.2A CN113416014B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 |
PCT/CN2021/113384 WO2023272905A1 (zh) | 2021-06-28 | 2021-08-19 | 一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110719320.2A CN113416014B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113416014A CN113416014A (zh) | 2021-09-21 |
CN113416014B true CN113416014B (zh) | 2022-09-23 |
Family
ID=77716933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110719320.2A Active CN113416014B (zh) | 2021-06-28 | 2021-06-28 | 一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113416014B (zh) |
WO (1) | WO2023272905A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113912318A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-01-11 | 深圳大学 | 一种复合混凝土自修复材料及其应用、自修复混凝土的制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130324674A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-12-05 | Navid Saleh | Polymeric Additive for Strength, Deformability, and Toughness Enhancement of Cemetitious Materials and Composites |
CN107572897A (zh) * | 2017-09-16 | 2018-01-12 | 常州豪坦商贸有限公司 | 一种相变控温沥青混凝土的制备方法 |
CN108341642A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-07-31 | 佛山九陌科技信息咨询有限公司 | 一种废弃混凝土掺合型再生混凝土 |
CN112608080A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-06 | 广东省福美材料科学技术有限公司 | 彩色活性混合材料及其制备方法和应用 |
CN112745738A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-04 | 青岛理工大学 | 用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103342484B (zh) * | 2013-07-18 | 2014-09-03 | 东南大学 | 一种用于修复水泥基材料裂缝的方法 |
CN105079872B (zh) * | 2014-05-14 | 2018-05-29 | 高嘉泽 | 用于微细修补的人造材料及其制备方法 |
CA2923039C (en) * | 2015-03-09 | 2023-09-12 | Heritage Research Group | Void reducing asphalt membrane composition, method and apparatus for asphalt paving applications |
KR101670181B1 (ko) * | 2015-08-03 | 2016-10-27 | 인천대학교 산학협력단 | 수분센서용 도파민―멜라닌 필름의 제조방법 |
CN106082767B (zh) * | 2016-06-06 | 2018-01-09 | 重庆三峡学院 | 一种植物纤维装载微生物的自修复水泥基材料 |
CN109183451B (zh) * | 2018-08-15 | 2021-10-19 | 东华大学 | 多巴胺辅助染色的高性能纤维、纱线或织物及其制备方法 |
CN110386771A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-10-29 | 东南大学 | 一种混凝土裂缝自修复用内置微生物球形颗粒及其制备方法 |
CN112972300A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-18 | 同济大学 | 一种聚多巴胺染发剂及其制备方法 |
-
2021
- 2021-06-28 CN CN202110719320.2A patent/CN113416014B/zh active Active
- 2021-08-19 WO PCT/CN2021/113384 patent/WO2023272905A1/zh active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130324674A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-12-05 | Navid Saleh | Polymeric Additive for Strength, Deformability, and Toughness Enhancement of Cemetitious Materials and Composites |
CN107572897A (zh) * | 2017-09-16 | 2018-01-12 | 常州豪坦商贸有限公司 | 一种相变控温沥青混凝土的制备方法 |
CN108341642A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-07-31 | 佛山九陌科技信息咨询有限公司 | 一种废弃混凝土掺合型再生混凝土 |
CN112608080A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-06 | 广东省福美材料科学技术有限公司 | 彩色活性混合材料及其制备方法和应用 |
CN112745738A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-05-04 | 青岛理工大学 | 用于水利工程的劣化免疫仿生防护涂层及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113416014A (zh) | 2021-09-21 |
WO2023272905A1 (zh) | 2023-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110482936B (zh) | 一种再生骨料制备的透水混凝土及其制备工艺 | |
US20210139882A1 (en) | Microcapsule of sustainable self-healing coal mine ventilation sealing material crack and preparation method thereof | |
CN103043937B (zh) | 一种内置好氧型微生物的复合胶囊地下结构混凝土自修复系统 | |
CN106746942B (zh) | 一种包含微生物胶囊能够持续自修复的地铁工程混凝土 | |
CN111116077B (zh) | 一种微生物自修复混凝土用活性多功能载体及其制备方法 | |
CN106278026B (zh) | 一种水泥基复合材料及其制备方法 | |
US11814321B2 (en) | Renewable admixtures for cementitious compositions | |
CN113416014B (zh) | 一种可调控颜色的修复剂及制法和含有该修复剂的混凝土 | |
CN103553375A (zh) | 一种复合型土壤固化剂及其制备和应用 | |
CN111253142B (zh) | 一种耐水性好的磷酸镁水泥及其应用 | |
CN103435366B (zh) | 一种原位反应型混凝土防护剂 | |
CN105272094A (zh) | 一种改性水硬性石灰基材料及其制备方法 | |
CN115304337A (zh) | 一种有保健养生功能的保温隔热干粉及其制备方法和应用 | |
CN102617069A (zh) | 一种石质文物保护用无机-有机防风化复合材料的制备方法 | |
CN111362722A (zh) | 一种调控水泥基材料梯度矿化的方法 | |
CN109609053A (zh) | 一种石材建筑密封胶用纳米碳酸钙及其制备方法 | |
CN110395884A (zh) | 一种仿生自修复混凝土及其制备方法 | |
CN108483978B (zh) | 一种再生透水混凝土用胶结剂及其制备方法和用途 | |
CN108249850B (zh) | 一种利用油酸改性粉煤灰制备抗渗疏水水泥的方法 | |
CN112573941A (zh) | 一种水泥稳定碎石路面基层早期裂缝的修复方法 | |
CN112779182A (zh) | 一种便携式微生物诱导碳酸钙沉淀试剂盒及其在修复路面基层早期裂缝中的应用 | |
US20240132403A1 (en) | Color-adjustable repairing agent and preparation method therefor, and concrete containing repairing agent | |
CN107352883A (zh) | 以废弃玻璃为原料的复合胶凝材料及其制备改性方法 | |
CN110054444A (zh) | 一种适用于低温环境的水泥基材料自修复剂及其应用 | |
CN114591025B (zh) | 一种微生物自修复混凝土的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |